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公開番号2025149028
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024049455
出願日2024-03-26
発明の名称MEMSデバイス、電気音響変換装置
出願人ミツミ電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H04R 17/00 20060101AFI20251001BHJP(電気通信技術)
要約【課題】高音圧を得ることができ、軽量化できるため、共振周波数を高くすることができるMEMSデバイス及び電気音響変換装置を提供する。
【解決手段】MEMSデバイス20は、枠状の固定部21と、平面視で固定部21の内側に配置される可動部22と、可動部22を支持する4個の捻じれ梁23と、各々の捻じれ梁23に対して1つずつ設けられ、一端が捻じれ梁23と接続され、他端が固定部21の内側面と接続される駆動梁24と、各々の駆動梁24の下面に配置される駆動源と、を有し、可動部22は、十字形状である。駆動源は、例えば、印加された電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電材料を含む圧電膜を有し、交流信号の入力に応じて振動する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
枠状の固定部と、
平面視で前記固定部の内側に配置される可動部と、
前記可動部を支持する４個の捻じれ梁と、
各々の前記捻じれ梁に対して１つずつ設けられ、一端が前記捻じれ梁と接続され、他端が前記固定部の内側面と接続される駆動梁と、
各々の前記駆動梁に配置される駆動源と、を有し、
前記可動部は、十字形状である、ＭＥＭＳデバイス。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記可動部は、平面視で前記可動部の中心に関して点対称である、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
平面視で、各々の前記捻じり梁は、Ｌ字型の領域を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
各々の前記捻じれ梁は、平面視で前記可動部の中心に関して点対称である、請求項３に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
各々の前記駆動梁は、平面視で前記可動部の中心に関して点対称である、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に配置される請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイスと、
前記ＭＥＭＳデバイス上に配置され、前記可動部と接続されるメンブレンと、を有する、電気音響変換装置。
【請求項７】
平面視で、前記メンブレンは、内縁が円形の枠部と、前記枠部の内縁よりも内側に位置する円形の中央部と、前記枠部の内縁と前記中央部の外縁とを接続する接続部と、を有し、
前記中央部は、前記可動部と接続される、請求項６に記載の電気音響変換装置。
【請求項８】
前記接続部は、前記中央部の上面よりも突起し、
前記中央部の上面と垂直な方向に切った断面視で、前記接続部の上面及び下面は、同一方向に湾曲する、請求項７に記載の電気音響変換装置。
【請求項９】
前記接続部は、所定間隔で配置された複数のスリットを有する、請求項８に記載の電気音響変換装置。
【請求項１０】
前記枠部と、前記中央部と、前記接続部とは、一体構造である、請求項７に記載の電気音響変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＭＥＭＳデバイス、電気音響変換装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）における微細加工技術によって作製されたＭＥＭＳデバイスが開発されている。ＭＥＭＳデバイスは、半導体プロセスにより製造されることから、ばらつきが少なく、小型、薄型、軽量、低消費電力、良好な周波数特性等の多くの特長がある。ＭＥＭＳデバイスは、固定部と可動部を有し、可動部を駆動することにより、例えば、イヤホンやマイク等の電気音響変換装置に用いることができる（例えば、特許文献１参照）。ＭＥＭＳデバイスの共振周波数を高くすることにより、電気音響変換装置に用いる場合に、音響特性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許明細書第９９８００５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、ＭＥＭＳデバイスにおいて、共振周波数を高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスは、枠状の固定部と、平面視で前記固定部の内側に配置される可動部と、前記可動部を支持する４個の捻じれ梁と、各々の前記捻じれ梁に対して１つずつ設けられ、一端が前記捻じれ梁と接続され、他端が前記固定部の内側面と接続される駆動梁と、各々の前記駆動梁に配置される駆動源と、を有し、前記可動部は、十字形状である。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、ＭＥＭＳデバイスにおいて、共振周波数を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面側斜視図である。
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する下面側斜視図である。
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面図である。
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する下面図である。
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する断面図である。
ＭＥＭＳデバイス２０における応力の低減について説明する図（その１）である。
図６に示す構造の効果を示す図である。
ＭＥＭＳデバイス２０における応力の低減について説明する図（その２）である。
ＭＥＭＳデバイス２０における応力の低減について説明する図（その３）である。
ＭＥＭＳデバイス２０における応力の低減について説明する図（その４）である。
ＭＥＭＳデバイス２０における共振周波数のシミュレーション結果である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する上面側斜視図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する下面側斜視図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する断面図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する上面側分解斜視図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する下面側分解斜視図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置の製造方法について説明する図（その１）である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置の製造方法について説明する図（その２）である。
第２実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面図である。
ＭＥＭＳデバイス２０ＡとＭＥＭＳデバイス２０との比較結果を示す図である。
第３実施形態に係る電気音響変換装置を例示する上面側分解斜視図である。
ＭＥＭＳデバイス及びメンブレンにおける共振周波数のシミュレーション結果である。
捻じれ梁及び駆動梁の厚さを変えたときの共振周波数のシミュレーション結果である。
第４実施形態に係る電気音響変換装置を例示する上面側分解斜視図である。
第４実施形態に係る電気音響変換装置を構成する基板を例示する上面図である。
基板上にＭＥＭＳデバイスを配置する工程を示す上面図である。
基板上にＭＥＭＳデバイスを配置する工程を示す断面図である。
第４実施形態の変形例１に係る電気音響変換装置を構成する基板を例示する上面図である。
第４実施形態の変形例２に係る電気音響変換装置を構成する基板を例示する上面図である。
第４実施形態の変形例３に係る電気音響変換装置を構成する基板を例示する上面図である。
基板上にＭＥＭＳデバイスを位置合わせした様子を示す上面図である。
第５実施形態に係るＭＥＭＳデバイスにおける配線を例示する下面図である。
ＭＥＭＳデバイスの可動部を可動させたときの応力分布のシミュレーション結果である。
第５実施形態の変形例１に係るＭＥＭＳデバイスにおける配線を例示する下面図である。
第６実施形態に係るＭＥＭＳデバイスにおける金属膜を例示する下面図である。
ＭＥＭＳデバイス２０Ｃを用いた電気音響変換装置１Ｃの下面図である。
可動部の変位の測定フローである。
第６実施形態の変形例１に係るＭＥＭＳデバイスにおける金属膜を例示する下面図である。
第６実施形態の変形例２に係るＭＥＭＳデバイスにおける金属膜を例示する下面図である。
第７実施形態に係る電気音響変換装置を例示する断面図である。
メンブレン３０Ｄを例示する上面図である。
第７実施形態の変形例１に係る電気音響変換装置を例示する部分断面図である。
第７実施形態の変形例２に係る電気音響変換装置を例示する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【０００９】
〈第１実施形態〉
（ＭＥＭＳデバイス）
図１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面側斜視図である。図２は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する下面側斜視図である。図３は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面図である。図４は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する下面図である。図５は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する断面図であり、図１のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。
【００１０】
なお、各図面において、参考のためＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する直交座標を示す場合がある。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれにおいて、矢印の向く側を「＋側」、その反対側を「－側」と称する場合がある。また、各部材のＺ＋側の面を上面、Ｚ－側の面を下面と称する場合がある。ただし、これらは、実施形態に係るＭＥＭＳデバイス等の使用時における向きを制限するものではなく、実施形態に係るＭＥＭＳデバイス等の向きは任意である。また、対象物をＺ＋側からＺ－側に視る、又は対象物をＺ－側からＺ＋側に視ることを平面視と称する場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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